超声相控阵技术能够动态地进行聚焦发射和聚焦接收,不受被检物体的形状限制,具有较高的灵敏度、分辨率和信噪比,是目前无损检测领域的研究热点。本文针对超声相控阵技术在聚焦和成像方面的应用,开展了关于超声相控阵成像方式、超声相控阵换能器的辐射声场和多波聚焦、扫描与成像方法的理论与实验研究。　　 在超声相控阵成像方式与图像处理方面,我们将各种形式的显示方式应用到超声相控阵管材检测的成像中。在扇形扫描算法的基础上发展了环形扫描成像方式,为超声管材检测中缺陷的定位提供了更直观的显示方式。我们提出了一种伪彩色图像增强算法。该方法将检测结果以一种从蓝色到红色的彩色渐变图像显示,突出了缺陷信号,提高了缺陷的可辨识性。　　 在超声相控阵辐射声场中,我们对一维柱面超声相控阵换能器的设计参数对聚焦效果的影响做了研究。分析了动态孔径、动态阵元数和阵元宽度对聚焦效果的影响,为柱面超声相控阵换能器的设计提供了理论基础。　　 针对超声相控阵聚焦只能使单一波包聚焦的缺点,我们提出一种基于时间反转法自适应聚焦特性的多波聚焦、扫描和成像方法,并对该方法做了理论上的计算和实验上的研究。推导了无限长柱状声源在半无界固体内部激发的声场的解析表达式。从理论和实验两方面对比了超声相控阵按纵波、横波延时聚焦和多波聚焦的效果,得出了多波聚焦不仅聚焦幅度大,信噪比高,而且适用扫描区域各位置的结论。